«Это первое доказанное квантовое преимущество фотонной системы, — сказал Ульрик Лунд Андерсен, соавтор статьи. — Знание того, что такое преимущество возможно достичь с помощью простой оптической схемы, должно помочь другим исследователям в поисках областей, где этот подход может быть окупаем, например, в сенсорике и машинном обучении».
В основе исследования лежит проблема, которая проявляется как в науке, так и в технике: когда вы хотите понять или охарактеризовать физическую систему, например, устройство, вы проводите многократные измерения и на их основе вычисляете, например, «отпечаток шумов» устройства. Однако в квантовых устройствах всё не так просто. Во-первых, квантовый шум является частью этих измерений. Кроме того, количество экспериментов в сложных системах может экспоненциально возрастать с увеличением размера системы, поэтому такой подход быстро становится непрактичным или даже невозможным.
Исследователи из США, Канады и Южной Кореи решили найти другой подход, использовав запутанный свет, пишет Phys. Запутанность — ключевое понятие квантовой механики, при котором две частицы или два пучка света настолько сильно связаны, что измерение свойств одного мгновенно дает информацию о другом.
«Мы создали управляемый процесс и задали простой вопрос: уменьшает ли запутанность количество измерений, необходимых для изучения такой системы? И получили ответ — да, существенно. Мы изучили поведение системы за 15 минут, в то время как сопоставимый классический подход занял бы около 20 миллионов лет», — сказал Андерсен.
Эксперимент проходил в подвале физического факультета Технического университета Дании на телекоммуникационных длинах волн с использованием распространенных оптических компонентов. Он показывает результаты даже в условиях обычных потерь. Это означает, что эффект достигается за счет способа измерения, а не совершенства измерительного прибора.
Важный вопрос фундаментальной физики — как примирить общую теорию относительности, которая описывает гравитацию, с квантовой механикой, которая занимается законами природы в масштабе мельчайших частиц. Многочисленные команды ученых пытаются дать на него ответ, однако провести такой эксперимент крайне сложно. В прошлом году физики из Великобритании, Индии и Нидерландов предложили новый эксперимент, который позволит установить, воздействует ли на гравитацию акт измерения.
